CN108966403B - 转换式定电流led驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转换式定电流LED驱动器，具有一能量传输单元、一LED模块、一功率晶体管、一电阻以及一控制单元，该控制单元具有一驱动单元以产生一驱动电压信号，以及一责任周期决定单元以决定该驱动电压信号的一责任周期，其中，该责任周期决定单元根据该责任周期的一目前时间长度决定一参考电流对一外接电容的一充电时间及根据一电感放电时间决定一放电电流对该外接电容的一放电时间以产生一比较电压，并根据该比较电压和一锯齿电压的一比较运算产生该责任周期的下一个时间长度，且该放电电流和一电感充电状态信号的一平均值成正比。

Description

转换式定电流LED驱动器
技术领域
本发明涉及一种转换式定电流LED驱动器。
背景技术
请参照图1，图1所示为已知的现有技术中转换式定电流LED驱动器的方块图。如图1所示，该转换式定电流LED驱动器具有一电源转换控制单元10、一LED模块20及一电阻30。
电源转换控制单元10用于根据电阻30两端的一跨压VX调整一责任周期以将一输入直流电压VIN转成一输出定电流IO以驱动LED模块20。
然而，该现有的转换式定电流LED驱动器的反应速度及稳定度仍有改善的空间。
为解决前述的问题，本领域需要一新颖的转换式定电流LED驱动器。
发明内容
本发明的一方面在于提供一种转换式定电流LED驱动器，其可通过以责任周期反馈方式产生一责任周期，以使输出电流快速稳定在一预定电流值，且该预定电流值可由一外部电阻设定。
本发明的另一方面在于提供一种转换式定电流LED驱动器，其可根据一电感充电状态信号、一责任周期的目前时间长度和一电感放电时间决定该责任周期的下一个时间长度。
为达上述目的，一种转换式定电流LED驱动器于是被提出，其具有：
一能量传输单元，具有一电感、一二极管以及一电容用于将一输入直流电压转成一输出定电流，其中该二极管通过释放该电感的一累积能量而提供一放电电流，该电容通过提供一辅助电流以和该放电电流合而提供该输出定电流，且该能量传输单元具有一感测电路以提供该电感的一电感放电状态信号；
一LED模块，与该能量传输单元连接以接收该输出定电流；
一功率晶体管，具有一控制端、一通道输入端及一通道输出端，该控制端与一驱动电压信号连接，该通道输入端与该能量传输单元连接；
一电阻，连接于该通道输出端与一参考地之间以产生一电感充电状态信号；以及
一控制单元，具有一责任周期决定单元及一驱动单元，该驱动单元用以产生该驱动电压信号，且该责任周期决定单元用以决定该驱动电压信号的一责任周期，其中，该责任周期决定单元根据该责任周期的一目前时间长度决定一第一电流对一外接电容的一充电时间及根据一电感放电时间决定一第二电流对该外接电容的一放电时间以产生一比较电压，并根据该比较电压和一锯齿电压的一比较运算产生该责任周期的下一个时间长度，该第一电流和一参考电压成正比，该第二电流和该电感充电状态信号的一平均值成正比，且该电感放电时间根据该电感放电状态信号决定。
在一实施例中，该控制单元具有一第一转导放大器以根据该参考电压产生该第一电流，以及一第二转导放大器以根据该电感充电状态信号的所述平均值产生该第二电流。
在一实施例中，该第一转导放大器和/或该第二转导放大器具有一电流镜电路。
在一实施例中，该控制单元具有一比较器以根据该电感放电状态信号和一预定电压的一比较结果决定该电感放电时间。
在一实施例中，该功率晶体管一N型MOSFET。
附图说明
图1为现有技术中的转换式定电流LED驱动器的方块图。
图2为本发明转换式定电流LED驱动器一具体实施例的方块图。
图3a为图2的一能量传输单元的一实施例电路图。
图3b为图2的一能量传输单元的另一实施例电路图。
图4为图2的一控制单元的一实施例电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参照图2，图2为本发明转换式定电流LED驱动器一具体实施例的方块图。如图2所示，该转换式定电流LED驱动器包括一能量传输单元100、一LED模块110、一功率晶体管120、一电阻130、一控制单元140以及一电容150。
能量传输单元100具有一电感、一二极管以及一电容以将一输入直流电压VIN转成一输出定电流IO，其中该二极管通过释放该电感的一累积能量而提供一放电电流，该电容通过提供一辅助电流以和该放电电流合而提供该输出定电流，且该能量传输单元具有一感测电路以提供该电感的一电感放电状态信号Vdis。
LED模块110与能量传输单元100连接以接收输出定电流IO。
功率晶体管120，可为一N型MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effecttransistor；金属氧化物半导体场效晶体管)，具有一控制端、一通道输入端及一通道输出端，该控制端与一驱动电压信号VG连接，该通道输入端与该能量传输单元100连接。
电阻130具有一电阻值RCS且连接于该通道输出端与一参考地之间以产生一电感充电状态信号VCS。
请参照图3a，图3a为图2的能量传输单元100的一实施例电路图。如图3a所示，能量传输单元100具有一电感101、一二极管102以及一电容103，其中，电感101的一端与直流电压VIN连接，另一端则与二极管102的阳极以及功率晶体管120的通道连接，而二极管102的阴极则与电容103及LED模块110连接。
在功率晶体管120的一导通期间TON，电感101两端的跨压约等于VIN；而在功率晶体管120断开时，电感101在一放电期间Tdis所承受的跨压约等于(VIN-VD-VLED)，其中VD为二极管102的偏置电压，VLED为LED模块110的偏置电压。由于电感101在导通期间TON所累积的能量等于在放电期间Tdis所释出的能量，而输出定电流IO等于电感101在放电期间Tdis所提供的电流的平均值，因此，输出定电流IO可推导如下：
VIN×TON+(VIN-VD-VLED)×Tdis＝0 (1)
Figure BDA0001306201430000041
Figure BDA0001306201430000042
Figure BDA0001306201430000043
Figure BDA0001306201430000044
Figure BDA0001306201430000045
其中，EIN代表在一转换周期TS内电感101所累积的能量，EOUT代表在该转换周期TS内电感101所释出的能量，I1代表电感101的充电电流，I2代表电感101的放电电流，VCS，AVG代表电感充电状态信号VCS的平均值。
若在控制单元140内部设计一充电电流源(其电流值＝VREF×gm1)以在导通期间TON对电容150充电，及设计一放电电流源(其电流值＝VCS，AVG×gm2)以在放电期间Tdis对电容150放电，则在稳态时，
VCS，AVG×gm2×Tdis＝VREF×gm1×TON (7)
Figure BDA0001306201430000046
即，本发明可让设计者只需改变电阻130的电阻值即可获得所要的输出定电流IO。
请参照图3b，图3b为图2的能量传输单元100的另一实施例电路图。如图3b所示，能量传输单元100具有一电感101、一二极管102以及一电容103，其中，电感101的一端与直流电压VIN连接，另一端则与二极管102的阳极以及功率晶体管120的通道连接，而二极管102的阴极则与电容103及LED模块110连接。
在功率晶体管120的一导通期间TON，电感101两端的跨压约等于VIN；而在功率晶体管120断开时，电感101在一放电期间Tdis所承受的跨压约等于(-VD-VLED)，其中VD为二极管102的偏置电压，VLED为LED模块110的偏置电压。由于电感101在导通期间TON所累积的能量等于在放电期间Tdis所释出的能量，而输出定电流IO等于电感101在放电期间Tdis所提供的电流的平均值，因此，输出定电流IO可推导如下：
VIN×TON+(-VD-VLED)×Tdis＝0 (1)
Figure BDA0001306201430000051
Figure BDA0001306201430000052
Figure BDA0001306201430000053
Figure BDA0001306201430000054
Figure BDA0001306201430000055
其中，EIN代表在一转换周期TS内电感101所累积的能量，EOUT代表在该转换周期TS内电感101所释出的能量，I1代表电感101的充电电流，12代表电感101的放电电流，VCS，AVG代表电感充电状态信号VCS的平均值。
若在控制单元140内部设计一充电电流源(其电流值＝VREF×gm1)以在导通期间TON对电容150充电，及设计一放电电流源(其电流值＝VCS，AVG×gm2)以在放电期间Tdis对电容150放电，则在稳态时，
VCS，AVG×gm2×Tdis＝VREF×gm1×TON (7)
Figure BDA0001306201430000056
即，本发明可让设计者只需改变电阻130的电阻值即可获得所要的输出定电流IO。
请参照图4，图4为图2的控制单元140的一实施例电路图。如图4所示，控制单元140具有一第一转导放大器141、一开关142、一积分电路143、一第二转导放大器144、一开关145、一比较器146、一放电时间侦测电路147及一驱动单元148，其中第一转导放大器141、开关142、积分电路143、第二转导放大器144、开关145、比较器146及放电时间侦测电路147组成一责任周期决定单元。驱动单元148用以产生该驱动电压信号VG，且该责任周期决定单元用以决定该驱动电压信号VG的一责任周期(即TON)，其中，该责任周期决定单元根据该责任周期(即TON)的一目前时间长度决定开关142的导通时间以决定一第一电流IC1对外接电容150的一充电时间，及根据一电感放电时间(即Tdis)决定开关145的导通时间以决定一第二电流IC2对该外接电容150的一放电时间，从而产生一比较电压VCMP；该第一电流IC1和一参考电压VREF成正比且由第一转导放大器141对该参考电压VREF进行一第一转导放大运算而产生，该第二电流IC2和该电感充电状态信号VCS的一平均值VCS，AVG成正比且由第二转导放大器144对该平均值VCS，AVG进行一第二转导放大运算而产生，且积分电路143用以对该电感充电状态信号VCS进行一平均运算以产生该平均值VCS，AVG；以及比较器146用以对该比较电压VCMP和一锯齿电压VSAW进行一比较运算以产生该责任周期(即TON)的下一个时间长度。另外，放电时间侦测电路147用以根据该电感放电状态信号Vdis和一预定电压的一比较结果决定该电感放电时间(即Tdis)。另外，第一转导放大器141及/或第二转导放大器144可具有一电流镜电路。
通过前述所公开的设计，本发明具有以下的优点：
1.本发明的转换式定电流LED驱动器可通过以责任周期反馈方式产生一责任周期，以使输出电流快速稳定在一预定电流值，且该预定电流值可由一外部电阻设定。
2.本发明的转换式定电流LED驱动器可根据一电感充电状态信号、一责任周期的目前时间长度和一电感放电时间决定该责任周期的下一个时间长度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种转换式定电流LED驱动器，其具有：
一能量传输单元，具有一电感、一二极管以及一电容用于将一输入直流电压转成一输出定电流，其中该二极管通过释放该电感的一累积能量而提供一放电电流，该电容为通过提供一辅助电流用于和该放电电流合而提供该输出定电流，且该能量传输单元具有一感测电路用于提供该电感的一电感放电状态信号；
一LED模块，与该能量传输单元连接以接收该输出定电流；
一功率晶体管，具有一控制端、一通道输入端及一通道输出端，该控制端与一驱动电压信号连接，该通道输入端与该能量传输单元连接；
一电阻，连接于该通道输出端与一参考地之间以产生一电感充电状态信号；以及
一控制单元，具有一责任周期决定单元及一驱动单元，该驱动单元用以产生该驱动电压信号，且该责任周期决定单元用以决定该驱动电压信号的一责任周期，其中，该责任周期决定单元根据该责任周期的一目前时间长度决定一第一电流对一外接电容的一充电时间及根据一电感放电时间决定一第二电流对该外接电容的一放电时间以产生一比较电压，并根据该比较电压和一锯齿电压的一比较运算产生该责任周期的下一个时间长度，该第一电流和一参考电压成正比，该第二电流和该电感充电状态信号的一平均值成正比，且该电感放电时间根据该电感放电状态信号决定；
其中，该控制单元具有一第一转导放大器以根据该参考电压产生该第一电流，以及一第二转导放大器以根据该电感充电状态信号的所述平均值产生该第二电流。
2.根据权利要求1所述的转换式定电流LED驱动器，其中该第一转导放大器和/或该第二转导放大器具有一电流镜电路。
3.根据权利要求1所述的转换式定电流LED驱动器，其中该控制单元具有一比较器以根据该电感放电状态信号和一预定电压的一比较结果决定该电感放电时间。
4.根据权利要求1所述的转换式定电流LED驱动器，其中该功率晶体管为一N型MOSFET。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201349353Y (zh) * 2009-01-19 2009-11-18 冠捷投资有限公司 双调光背光源驱动装置
CN103108437A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 昂宝电子（上海）有限公司 用于各种操作模式中的恒流控制的led照明***和方法
CN103858328A (zh) * 2011-09-30 2014-06-11 皇家飞利浦有限公司 有源电容器电路
TWM496905U (zh) * 2014-11-21 2015-03-01 Anwell Semiconductor Corp 提升效能及利用率之ｌｅｄ驅動電路
TW201526699A (zh) * 2013-12-18 2015-07-01 Univ Lunghwa Sci & Technology 具ｐｆｃ功能之單級ｓｅｐｉｃ ｌｅｄ驅動器
TW201531149A (zh) * 2014-01-17 2015-08-01 Immense Advance Technology Corp 可藉由一電阻調整輸出電流漣波之ｐｗｍ控制器及ｌｅｄ驅動電路
TW201603633A (zh) * 2014-07-02 2016-01-16 盛群半導體股份有限公司 發光二極體背光驅動裝置
TWM518453U (zh) * 2014-08-01 2016-03-01 Anwell Semiconductor Corp 前級功因校正之ｌｅｄ調光電路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201349353Y (zh) * 2009-01-19 2009-11-18 冠捷投资有限公司 双调光背光源驱动装置
CN103858328A (zh) * 2011-09-30 2014-06-11 皇家飞利浦有限公司 有源电容器电路
CN103108437A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 昂宝电子（上海）有限公司 用于各种操作模式中的恒流控制的led照明***和方法
TW201526699A (zh) * 2013-12-18 2015-07-01 Univ Lunghwa Sci & Technology 具ｐｆｃ功能之單級ｓｅｐｉｃ ｌｅｄ驅動器
TW201531149A (zh) * 2014-01-17 2015-08-01 Immense Advance Technology Corp 可藉由一電阻調整輸出電流漣波之ｐｗｍ控制器及ｌｅｄ驅動電路
TW201603633A (zh) * 2014-07-02 2016-01-16 盛群半導體股份有限公司 發光二極體背光驅動裝置
TWM518453U (zh) * 2014-08-01 2016-03-01 Anwell Semiconductor Corp 前級功因校正之ｌｅｄ調光電路
TWM496905U (zh) * 2014-11-21 2015-03-01 Anwell Semiconductor Corp 提升效能及利用率之ｌｅｄ驅動電路

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